Тема 6. Основы экологии. Лекция 1. Экология как наука. Методы экологических исследований. Основные понятия в экологии

1.

Тема 6. Основы экологии
Лекция 1. Экология как наука. Методы экологических исследований. Основные понятия в экологии.
Классификация экологических факторов, их действие. Принципы экологической классификации
организмов. Популяция, ее структура и динамика, устойчивость популяции. Численность и плотность
популяции. Регуляция численности популяции. Популяция как саморегулирующаяся система.
Экология (от греч. оikos - дом, жилище, местообитание и
logos - учение) – наука о взаимоотношениях живых
организмов между собой и со средой их обитания. Впервые
в 1866 г. термин «экология» ввел немецкий биолог Эрнст
Геккель в своей книге «Всеобщая морфология организмов».

2.

Общая экология (биоэкология). Предметом изучения общей экологии являются объекты
организменного, популяционно-видового и биоценотического уровней организации живой материи в их
взаимодействии с окружающей средой.
Разделы общей экологии:
• экология особей (аутэкология, факториальная экология),
• экология популяций (демэкология, популяционная экология),
• экология сообществ (синэкология).
Задачи общей экологии
изучение двусторонних связей в системах организм – среда,
изучение двусторонних связей в системах популяция – среда,
изучение двусторонних связей в системах сообщество – среда,
изучение двусторонних связей между особями в популяции и популяциями в сообществе.
Методы экологии
•полевые (изучение жизни организмов и их сообществ в естественных условиях, т. е.
длительное наблюдение в природе с помощью различной аппаратуры)
•экспериментальные (эксперименты в стационарных лабораториях, где имеется возможность не
только варьировать, но и строго контролировать влияние на живые организмы любых факторов
по заданной программе)
•моделирование

3.

Основные законы биоэкологии
• Закон минимума
1. при стационарном состоянии лимитирующим будет то вещество,
доступные количества которого наиболее близки к необходимому минимуму
2. организм иногда заменяет одно, дефицитное вещество другим, имеющимся в избытке
• Закон толерантности: «отсутствие или невозможность развития экосистемы определяется не
только недостатком, но и избытком любого из факторов (тепло, свет, вода)»
1. Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий в
отношении другого.
2. Организмы с широким диапазоном толерантности ко всем факторам обычно наиболее широко
распространены.
3. Если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для вида, то может сузиться
диапазон толерантности к другим экологическим факторам.
4. В природе организмы очень часто оказываются в условиях, не соответствующих оптимальному
значению того или иного фактора, определенному в лаборатории.
5. Период размножения обычно является критическим; в этот период многие факторы среды часто
оказываются лимитирующими.

4.

Живые организмы могут изменять условия среды, чтобы ослабить лимитирующее влияние физических факторов.

5.

6.

7.

8.

9.

• Экологические факторы и их классификация. Экологическая пластичность. Принципы экологической
классификации организмов.
Среда обитания - это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них
определенное воздействие.
Экологические факторы – это отдельные элементы среды обитания, которые воздействуют на
организмы.
По природе экологические факторы делят на абиотические, биотические и антропогенные.
• Абиотические факторы – компоненты неживой природы прямо или косвенно воздействующие
на организм.
• Биотические факторы – воздействие на организм других живых организмов. В зависимости от вида
воздействующего организма их разделяют на две группы: - внутривидовые, или гомотипические,
факторы – это влияние на организм особей этого же вида (зайца на зайца, сосны на сосну); межвидовые, или гетеротипические, факторы – это влияние на организм особей других видов
(волка на зайца, сосны на берёзу).

10.

11.

12.

Аральское море

13.

14.

15.

• Принципы экологической классификации организмов
Классификация по способу питания:
•автотрофы, которые используют для построения своего тела неорганические соединения и энергию
солнечного света (или химических реакций)
•гетеротрофы, которые нуждаются в пище органического происхождения.
Классификация по функции в биогеоценозе:
•продуценты (автотрофы, способные синтезировать органические вещества из неорганических),
•консументы (гетеротрофы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других
консументов),
•редуценты (живут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические
соединения).

16.

Характеристика основных АБИОТИЧЕСКИХ экологических факторов
СВЕТ

17.

18.

19.

ТЕМПЕРАТУРА
У живых организмов
различают три механизма
терморегуляции.
•Химическая терморегуляция
осуществляется путем
изменения величины
теплопродукции за счёт
изменения интенсивности
обмена веществ.
•Физическая терморегуляция
связана с изменением
величины теплоотдачи.
•Этологическая (или
поведенческая)
терморегуляция заключается
в избегании условий с
неблагоприятными
температурами.

20.

ВОДА

21.

КОНЦЕНТРАЦИЯ СОЛЕЙ (СОЛЕНОСТЬ)

22.

23.

24.

25.

ПОПУЛЯЦИИ, ИХ СВОЙСТВА, СТРУКТУРА
В зависимости от величины ареала и характера распространения различают
• Космополиты - виды растений и животных, представители которых встречаются на
большей части обитаемых областей Земли (например, комнатная муха, серая крыса).
• Убиквисты - виды растений и животных с широкой экологической валентностью,
способные существовать в разнообразных условиях среды и имеющие, как правило,
обширные ареалы (например, тростник обыкновенный, волк).
• Эндемики - виды растений и животных, которые имеют небольшие ограниченные ареалы
(часто встречаются на островах океанического происхождения, в горных районах и
изолированных водоёмах).

26.

Статистические и динамические показатели популяции
Количественные показатели, характеризующие состояние популяции на данный момент времени,
называются статическими. К ним относятся: численность, плотность, а также показатели структуры.
Количественные показатели, характеризующие процессы, протекающие в популяции за определенный
промежуток времени, называются динамическими. К ним относятся: рождаемость, смертность,
скорость роста популяции.
Численность - это число особей в популяции; может значительно изменяться во времени; зависит от
биотического потенциала вида и внешних условий. Плотность - это число особей или биомасса
популяции, приходящаяся на единицу площади или объёма.
Половая структура (половой состав) - соотношение особей мужского и женского пола в популяции.
Возрастная структура (возрастной состав) - соотношение в популяции особей разных возрастных
групп. Абсолютный возрастной состав выражает численность определенных возрастных групп в
определенный момент времени. Относительный возрастной состав выражает долю или процент
особей данной возрастной группы по отношению к общей численности популяции.
В зависимости от способности особей к размножению различают три возрастные группы:
предрепродуктивную, репродуктивную, пострепродуктивную.

27.

28.

Пространственно-этологическая структура - характер распределения особей в пределах ареала. Различают
три основных типа распределения особей в пространстве: равномерное, неравномерное и случайное.

29.

30.

Рождаемость (скорость рождаемости) - число новых особей, появившихся в популяции за единицу времени
в результате размножения. Различают максимальную и фактическую рождаемость.

31.

Смертность (скорость смертности) - число особей, погибших в популяции за единицу времени (от
хищников, болезней, старости и т.д.). Смертность - величина обратная рождаемости. Различают
минимальную и фактическую смертность.
Миграция-
регулярные
передвижения животных в
популяции.

32.

Скорость роста
популяции - изменение
численности популяции
за единицу времени.
Скорость роста
популяции может быть
положительной,
нулевой и
отрицательной. Она
зависит от показателей
рождаемости,
смертности и миграции.

33.

34.

35.

Биологические механизмы регуляции численности популяций
Термин «гомеостаз» предложил американский физиолог У. Кеннон в 1929 г. для характеристики состояний и
процессов, обеспечивающих устойчивое функционирование организма.
Явление гомеостаза наблюдается на разных уровнях биологической организации (от клетки до экосистемы).
В отношении популяций как биологических систем рассматривают популяционный (генетический)
гомеостаз - способность популяции поддерживать относительную стабильность и целостность своей
генотипической структуры при постоянно меняющихся условиях среды.
Регуляция численности популяции может быть зависимой и независимой от ее плотности.
Любой фактор - благоприятный или лимитирующий - по своему проявлению может быть
зависимым или независимым от плотности популяции.

36.

https://was.media/2017-12-13-kroliki-i-zhaby/

37.

Расселение тростниковой жабы в Австралии

38.

Особенности поведения (Агрессивность)
Эпизоотии
Миграции и нашествия
Внутривидовая конкуренция
Межвидовая конкуренция
Ингибирование (угнетение)
Территориальность
Безопасные поселения